TRANG BÌA PHỤ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRƯƠNG CÔNG THẠNH Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DÂY QUẤN ĐỐI VỚI ĐIỆN CẢM TẢN CỦA CUỘN KHÁNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHÙNG ANH TUẤN Hà Nội – Năm 2013 MỤC LỤC TRANG BÌA PHỤ LỜI CAM ĐOAN .4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .5 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .8 CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI .11 CHƢƠNG KHÁI NIỆM CHUNG CUỘN KHÁNG .13 2.1 Định nghĩa .13 2.2 Cấu tạo cuộn kháng: 13 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA DÂY QUẤN ĐỐI VỚI GIÁ TRỊ ĐIỆN CẢM 15 3.1 Cách tính toán điện cảm cuộn dây: 15 3.1.1 Tính toán điện cảm cuộn dây: .15 3.1.2 Tính toán điện cảm cuộn solenoid: .16 3.1.3 Tính toán hỗ cảm hai cuộn dây: 17 3.1.4 Tính toán điện cảm hai vòng dây quấn đồng tâm: 19 3.1.5 Tính toán điện cảm cuộn dây quấn quanh hình xuyến: 20 3.1.6 Điện cảm dây quấn cách điện quấn quanh cuộn Solenoid: 21 3.2 Nghiên cứu điện cảm dây quấn thực tế: 22 3.2.1 Khảo sát cuộn kháng có lõi từ: 22 Trang -2- 3.2.2 Khảo sát máy cuộn không lõi từ: 27 CHƢƠNG TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CUỘN KHÁNG ĐIỆN DÙNG LÀM ĐỐI TƢỢNG KHẢO SÁT .29 4.1 Thông số động điện: 29 4.2 Nguyên tắc làm việc động bơm dầu: 29 4.3 Tính toán thiết kế cuộn kháng điện CK: 30 CHƢƠNG MÔ HÌNH TOÁN ĐIỆN KHÁNG: .38 5.1 Đinh nghĩa: 38 5.2 Mô hình tính toán điện kháng tản dây quấn: 38 5.3 Kết luận sơ bộ: 47 5.4 Áp dụng tính toán cuộn kháng điện CK: 47 CHƢƠNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG FEMM 4.2 49 6.1 Giới thiệu phần mềm mô .49 6.2 Mô cuộn dây cuộn kháng điện: .50 6.3 Mô mạch từ cuộn kháng 50 6.4 Thực mô cuộn kháng chƣơng trình FEMM 4.2 51 CHƢƠNG KẾT LUẬN 56 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 Trang -3- LỜI CAM ĐOAN Bài luận văn công trình nghiên cứu Trƣơng Công Thạnh Tôi cam đoan nội dụng luận văn không chép Trang -4- DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Nội dụng, ý nghĩa Ký hiệu N Số vòng dây cuộn dây L Điện cảm LL Điện cảm rò I Dòng điện P Công suất tác dụng U Điện áp Cosφ Hệ số công suất Φ Từ thông B Cƣờng đô từ cảm μ0 Hệ số từ thẩm chân không M Hỗ cảm, động R, R, r F, F t S V h b l δ0 G ρ Điện trở, bán kính cuộn dây Sức từ động Thời gian Công suất biểu kiến, diện tích, Thể tích Chiều cao cuộn dây Bề dày cuộn dây Chiều dài cuộn dây Bề dày khe hở không khí Trọng lƣợng Hệ số Rogovskii D Đƣờng kính n Số vòng quay động K RT Contactor Rơle nhiệt Trang -5- CK k FEMM W Cuộn kháng Hệ số Finite Element Method Magnetics (Phƣơng pháp phần tử hữu hạn từ) Năng lƣợng từ trƣờng Trang -6- DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4-1 Số thép cấp trụ từ 32 Bảng 4-2 Số thép cấp gông từ .34 Trang -7- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2-1 Cuộn kháng có lõi thép 14 Hình 2-2 Cuộn kháng lõi thép (lõi không khí) 14 Hình 3-1 Từ thông sinh cuộn dây 15 Hình 3-2 Cuộn dây Solenoid .16 Hình 3-3 Từ thông móc vòng cuộn dây số sang cuộn số 17 Hình 3-4 Từ thông móc vòng cuộn dây số sang cuộn số 18 Hình 3-5 Hai vòng dây đơn đồng tâm 19 Hình 3-6 Cuộn dây vòng xuyến có N vòng .20 Hình 3-7 Một cuộn dây quấn quanh Solenoid 21 Hình 3-8 Cuộn kháng ba trụ, ba cuộn dây 23 Hình 3-9 Đặc tính thép kỹ thuật điện 24 Hình 3-10 Các đƣờng sức từ thông 25 Hình 3-11 Mạch từ có lõi thép 26 Hình 3-12 Mạch điện tƣơng đƣơng có lõi thép 27 Hình 3-13 Cấu trúc không lõi từ cuộn dây phân bố từ thông 28 Hình 3-14 Mạch từ không lõi thép 28 Hình 3-15 Mạch điện tƣơng đƣơng không lõi thép 28 Hình 4-1 Nguyên lý khởi động cuộn kháng CK 30 Hình 4-2 Mạch nguyên lý khởi động M .31 Trang -8- Hình 4-3 Mặt cắt ngang tiết diện trụ 32 Hình 4-4 Tiết diện gông từ .33 Hình 4-5 Mặt cắt bó dây quấn 34 Hình 4-6 Kích thƣớc mạch từ 35 Hình 4-7 Bố trí dây quấn cửa sổ khung mạch từ 36 Hình 4-8 Bố trí dây quấn cửa sổ cuộn kháng 37 Hình 5-1 Cấu hình trục cuộn dây đơn giản 39 Hình 5-2 Bố trí dây quấn với n cuộn .43 Hình 5-3 Mô hình cuộn kháng có nhiều lớp dây quấn 46 Hình 5-4 Bố trí dây quấn cuộn kháng điện CK 47 Hình 6-1 Giao diện nhập liệu FEMM 4.2 49 Hình 6-2 Giao diện mô FEMM 4.2 50 Hình 6-3 Kích thƣớc mô 51 Hình 6-4 Dữ liệu nhập FEMM 4.2 52 Hình 6-5 Đƣờng sức từ trƣờng 53 Hình 6-6 Đƣờng sức từ trƣờng móc vòng không khí 53 Hình 6-7 Năng lƣợng từ trƣờng rò 54 Trang -9- LỜI MỞ ĐẦU Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội trƣờng đại học kỹ thuật đa ngành, trƣờng đại học kỹ thuật hàng đầu Việt Nam, trƣờng đại học trọng điểm quốc gia Việt Nam Trƣờng đào tạo hàng vạn kỹ sƣ, thạc sĩ, tiến sĩ phục vụ cho ngành công nghiệp khoa học kĩ thuật Việt Nam Đội ngũ giảng viên giáo sƣ, tiến sĩ, thạc sĩ kinh nghiệm dồi dào, đầy lòng nhiệt huyết Viện Điện đơn vị đƣợc thành lập trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Điện có uy tín, truyền thống lĩnh vực đào tạo, nghiên cứu khoa học chuyển giao công nghệ Qua 50 năm xây dựng trƣởng thành, hệ thầy trò tự hào góp phần không nhỏ công xây dựng đất nƣớc Tôi tham gia học tập Viện Điện thuộc trƣờng đại học Bách khoa Hà Nội Tôi đƣợc đào tạo, nâng cao trình độ, nghiên cứu chuyên sâu ngành điện, nhƣ tìm phƣơng pháp, phƣơng hƣớng nghiên cứu Định hƣớng giúp tìm hiểu, nghiên cứu lĩnh vực kỹ thuật điện, thiết bị điện cho nhiều kiến thức bổ ích công việc, nhƣ học tập Tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng dây quấn điện cảm tản cuộn kháng” Tôi cố gắng học hỏi tìm hiểu, thu thập tài liệu liên quan đến đề tài để hoàn thành cách tốt Trong thời gian thực đề tài với cố gắng thân, giúp đỡ tận tình cụ thể giáo viên hƣớng dẫn, hoàn thành đề tài Tiến sĩ Phùng Anh Tuấn giáo viên hƣớng dẫn thực đề tài Dù đề tài hoàn thành, nhƣng kiến thức hạn chế nên đề tài không tránh đƣợc thiết sót, kính mong nhận đƣợc góp ý, hƣớng dẫn qúy thầy cô với giúp đỡ đồng nghiệp để hoàn thành tốt đề tài Trân trọng cảm ơn! Ngƣời thực Trƣơng Công Thạnh Trang -10- int   212 ( D12  b1 ) (5-17)  ext   2 34 ( D34  b4 ) (5-18) Nếu thực tính toán khe hở cuộn dây bên SL   ( D32  D122  D0 )  int (5-19) Ngƣợc lại, thực tính toán khe hở cuộn dây bên SL   ( D23  D12  D0 )   ex t (5-20) Trƣờng hợp này: D23  d  b3 ; ext   2 23 ( D23  b3 );   b3 b2  b3 Trong trình tính toán, thông số khe hở dòng rò không thay đổi Hệ số Rogovskii đƣợc viết lại cho cuộn dây hình 5-2   1 b1  b2  b3  b4    12   34 h (5-21) Tính toán theo công thức (5-13) (5-14), áp dụng phƣơng pháp sai số trƣờng hợp này, b